磁化水混凝土技術(shù)的研究及應(yīng)用
2007-04-20 00:00
隨著混凝土外加劑技術(shù)和攙合科技術(shù)水平的不斷提高，混凝土預(yù)拌技術(shù)得以迅速推廣，不論是預(yù)拌混凝土生產(chǎn)數(shù)量，還是混凝土質(zhì)量都獲得了很大提高。以北京地區(qū)為例，截止2004年底，注冊(cè)的預(yù)拌混凝土廠（站）共約200多家，實(shí)際年生產(chǎn)量已突破3700萬(wàn)立方米；同時(shí)，C40以上強(qiáng)度等級(jí)的可泵送混凝土，已經(jīng)在建筑工程中大量推廣應(yīng)用?？梢哉f(shuō)，過(guò)去十幾年，是預(yù)拌混凝土企業(yè)發(fā)展較快和相對(duì)比較容易的時(shí)期。分析過(guò)去混凝土生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)發(fā)展環(huán)境，當(dāng)時(shí)的條件是，原材資源充分，市場(chǎng)豐盈，產(chǎn)品的技術(shù)質(zhì)量要求起點(diǎn)低。
但是現(xiàn)在，混凝土企業(yè)所處的環(huán)境與以前截然不同。產(chǎn)品價(jià)格連續(xù)走低，經(jīng)營(yíng)成本持續(xù)上揚(yáng)，產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提高，同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。任何一個(gè)預(yù)拌混凝土企業(yè)都面對(duì)來(lái)自成本、產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)份額的壓力。在這樣的條件下，企業(yè)如何生存并求得進(jìn)一步發(fā)展？
為此，北京城建亞?wèn)|混凝土有限責(zé)任公司以技術(shù)創(chuàng)新為突破口，不斷加大對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的投入，要求技術(shù)創(chuàng)新必須堅(jiān)持以降低材料消耗和提高混凝土產(chǎn)品性能作為出發(fā)點(diǎn)和最終目標(biāo)，以尋求和創(chuàng)建新的效益增長(zhǎng)點(diǎn)。近幾年，城建亞?wèn)|公司在開(kāi)發(fā)和推廣磨細(xì)礦粉、聚羧酸外加劑等新技術(shù)的同時(shí)，對(duì)磁化水混凝土技術(shù)展開(kāi)研究，并于2004年7月8日，從德國(guó)引進(jìn)專用水磁化處理設(shè)備，安裝在城建亞?wèn)|公司原有的混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)全部用磁化水拌制混凝土。
經(jīng)過(guò)一年的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，城建亞?wèn)|公司改用磁化水生產(chǎn)工藝后，混凝土的產(chǎn)品性能有了進(jìn)一步提高，同時(shí)土的水泥和外加劑用量顯著降低，取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，有關(guān)情況總結(jié)如下：
1 為什么要開(kāi)發(fā)磁化水混凝土技術(shù)
從我國(guó)混凝土材料技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程看，可以劃分三個(gè)階段：上世紀(jì)80年代以前，混凝土質(zhì)量的關(guān)注點(diǎn)主要是抗壓強(qiáng)度，采取的主要技術(shù)途徑，是提高水泥質(zhì)量和保證水泥用量：上實(shí)際90年代以來(lái)，混凝土質(zhì)量關(guān)注點(diǎn)主要是流動(dòng)性和進(jìn)一步提高混凝土強(qiáng)度，采取的主要技術(shù)途徑是高效減水劑技術(shù)和摻和料技術(shù)；21世紀(jì)以后，進(jìn)入了高性能混凝土和環(huán)保型混凝土?xí)r代?，F(xiàn)在乃至今后的建筑工程，尤其是重點(diǎn)工程中，超長(zhǎng)、超厚、超薄等各種異型、大型混凝土結(jié)構(gòu)越來(lái)越多，混凝土不僅要求高工作性、高強(qiáng)度，還要具有高耐久性和好的外觀質(zhì)量。
通過(guò)摻合料技術(shù)和新型高性能外加劑技術(shù)，可以進(jìn)一步提高混凝土的性能。但是單靠外加劑和摻合料技術(shù)的改進(jìn)使混凝土性能提高存在一定限度，而且提高外加劑品質(zhì)（例如聚羧酸系列外加劑）和不斷增加外加劑用量，會(huì)導(dǎo)致混凝土生產(chǎn)成本增加。眾所周知，混凝土的組成主要包括水泥、水、砂、石和外加劑、摻合料等，每種組分對(duì)混凝土質(zhì)量都有重要影響。為了進(jìn)一步提高混凝土質(zhì)量，配置高性能和環(huán)保型混凝土，現(xiàn)在是關(guān)注砂石和水這兩種材料、深化開(kāi)發(fā)其對(duì)混凝土貢獻(xiàn)的時(shí)候了。提高混凝土砂石質(zhì)量，例如優(yōu)化級(jí)配，改進(jìn)粒形，減少含泥量等，可以提高混凝土質(zhì)量，但是目前要受到砂石資源緊張和成本制約，而磁化水技術(shù)投資小，工藝簡(jiǎn)單。因此，從改進(jìn)水的品種質(zhì)量入手，開(kāi)發(fā)利用磁化水技術(shù)，是配置高性能混凝土，降低混凝土生產(chǎn)成本的一條新的途徑。
2 磁化水混凝土原理及國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用情況
所謂磁化水混凝土，就是用磁化、水代替普通水拌制的混凝土。普通水以一定的流速，通過(guò)由專用電磁設(shè)備產(chǎn)生的磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)中的磁力使水的部分物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，水分子活性增強(qiáng)，促進(jìn)了混凝土中水泥和中的物化反應(yīng)速度，有利于提高水泥混凝土拌合物、易性和硬化后混凝土的早期強(qiáng)度，從而達(dá)到提高混凝土質(zhì)量和降低水泥、外加劑用量的目的。
磁化水技術(shù)作為一種有效的水處理技術(shù)，在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等行業(yè)得到了較廣泛應(yīng)用。自上世紀(jì)60年代，原蘇聯(lián)最早開(kāi)始磁化水混凝土技術(shù)的研究。到上世紀(jì)70年代，磁化水大量應(yīng)用與混凝土生產(chǎn)工藝中，并且出現(xiàn)了不少有關(guān)用于混凝土生產(chǎn)的磁化設(shè)備專利。最近幾年，隨著磁化設(shè)備性能的改進(jìn)，磁化水混凝土在西方發(fā)達(dá)國(guó)家得到了大量應(yīng)用。像德國(guó)、西班牙等國(guó)家的許多預(yù)拌混凝土廠，都使用磁化水拌制高性能混凝土，外加劑節(jié)約用量可達(dá)20%。
自上世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)開(kāi)始引進(jìn)磁化水混凝土技術(shù)，當(dāng)時(shí)取得了一定的試驗(yàn)研究成果，也研制了一些用于磁化水處理的專用設(shè)備。但因?yàn)榉N種原因，磁化水混凝土一直沒(méi)有成功的投入實(shí)際生產(chǎn)。到目前為止，磁化水混凝土的實(shí)際應(yīng)用在我國(guó)尚屬空白。因此，加快國(guó)內(nèi)磁化水混凝土技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用，對(duì)于促進(jìn)預(yù)拌和預(yù)制混凝土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。
3 磁化水混凝土生產(chǎn)工藝
如前所述，磁化水混凝土就是用磁化水代替普通水拌制混凝土。除了在配水系統(tǒng)增加一套磁化設(shè)備外，其他與普通混凝土生產(chǎn)工藝完全相同。但為了保證磁化水活性，需要滿足兩個(gè)基本條件：
（1）磁力強(qiáng)度必須達(dá)到要求。因此，必須選擇和安裝符合要求的磁化設(shè)備：
（2）水流經(jīng)磁場(chǎng)必須保持一定的時(shí)間。因此，須根據(jù)混凝土實(shí)際生產(chǎn)用水量設(shè)計(jì)磁場(chǎng)通道的長(zhǎng)度或磁化器的配置數(shù)量。如果生產(chǎn)用水量多，應(yīng)增加磁化器的通道長(zhǎng)度或數(shù)量。
試驗(yàn)結(jié)果表明，磁化水的活性在一定期間內(nèi)（一般7天）能基本保持穩(wěn)定，但隨著時(shí)間延長(zhǎng)，磁化水的活性逐漸喪失，所以，如果水磁化后長(zhǎng)期不用，使用前應(yīng)重新進(jìn)行磁化。
城建亞?wèn)|公司經(jīng)大量調(diào)研，優(yōu)選當(dāng)前國(guó)外最先進(jìn)的水磁化處理設(shè)備，即德國(guó) Condis公司生產(chǎn)的 CST300B 環(huán)保型優(yōu)化水處理系統(tǒng)。
Condis磁化水處理設(shè)備，在混凝土行業(yè)實(shí)現(xiàn)了降低消耗和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目標(biāo)，因此近幾年，在歐洲一些國(guó)家混凝土廠獲得了大量推廣應(yīng)用。Condis磁化水處理設(shè)備包括一個(gè)外設(shè)的電子控制器和至少一個(gè)共振器。由共振器產(chǎn)生高頻脈沖電磁能量，普通水通過(guò)共振器后得到磁化?？梢愿鶕?jù)混凝土廠的實(shí)際生產(chǎn)能力，配備多個(gè)共振器同時(shí)工作，而且只需一臺(tái)控制器即可滿足要求。
Condis磁化水處理設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）Condis的共振磁化器和電子控制器尺寸小，占地面積小，不需要很大安裝空間，因此布置和安裝非常方便。磁化器采用普通電源，每個(gè)共振器功率在25W-100W之間，功率消耗小。
（2）Condis磁化器經(jīng)過(guò)集成處理，不易損壞，對(duì)使用工況環(huán)境要求不高，可用于高溫高濕環(huán)境條件，在調(diào)試運(yùn)行之后無(wú)須專門(mén)維修保養(yǎng)。
（3）Condis設(shè)備本身及其所產(chǎn)生的磁場(chǎng)符合國(guó)家有關(guān)安全和環(huán)保要求，不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境和人身造成危害。
城建亞?wèn)|公司根據(jù)兩臺(tái)2.5立方攪拌機(jī)組日產(chǎn)4800方的生產(chǎn)能力所需水量，訂購(gòu)并安裝了15個(gè)Condis共振器，保證混凝土攪拌機(jī)滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)磁化水量能滿足要求，根據(jù)水箱原有結(jié)構(gòu)和布置特點(diǎn)，15個(gè)共振器分兩組并排安裝在蓄水箱的上部，其中5個(gè)共振器串聯(lián)組成一組直接與蓄水箱的進(jìn)水口連接，使水進(jìn)蓄水箱前首先進(jìn)行第一道磁化；另一組10個(gè)共振器串聯(lián)后與水箱內(nèi)的循環(huán)水泵連接，使水進(jìn)行第二道磁化，并由此保證生產(chǎn)方量小時(shí)，水的磁化效果不受影響。
磁化系統(tǒng)的安裝用了兩天時(shí)間，安裝調(diào)試過(guò)程非常順利。城建亞?wèn)|公司安裝磁化設(shè)備后，經(jīng)過(guò)大量的試配試驗(yàn)，于2004年8月15日正式生產(chǎn)磁化水混凝土。
到目前為止，經(jīng)歷了常溫和冬季施工，設(shè)備一直正常運(yùn)轉(zhuǎn)，磁化系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)生任何設(shè)備事故和維修費(fèi)用問(wèn)題。冬施期內(nèi)，蓄水箱采用蒸汽加熱，蓄水箱周?chē)母邷馗邼癍h(huán)境沒(méi)有對(duì)磁化設(shè)施造成任何損害。
4 磁化水混凝土產(chǎn)品性能
為了驗(yàn)證磁化水混凝土的技術(shù)效果，城建亞?wèn)|公司試驗(yàn)室利用現(xiàn)有的普通混凝土生產(chǎn)所用的原材料和配合比，進(jìn)行了普通混凝土和磁化水混凝土對(duì)比試驗(yàn)，分析磁化水對(duì)混凝土各項(xiàng)性能的影響，并研究了磁化水對(duì)不同外加劑效果的適應(yīng)性。主要試驗(yàn)結(jié)論如下：
（1）使用磁化水拌制混凝土，在原材料和配合比相同條件下，3天、7天和28天齡期混凝土抗壓強(qiáng)度約提高了5-15%。
（2）磁化水混凝土和易性改善，較好解決了萘系高效外加劑配置大流動(dòng)性混凝土?xí)r，混凝土拌合物容易出現(xiàn)泌漿、板結(jié)的質(zhì)量問(wèn)題。
（3）磁化水混凝土密實(shí)度增強(qiáng)，混凝土產(chǎn)品的毛細(xì)通道和碳化現(xiàn)象顯著減少，抗?jié)B和抗凍性能提高。
（4）磁化水混凝土收縮變形性能與普通水拌制的混凝土差別不大。
（5）水泥品種變化對(duì)磁化水混凝土性能影響不大；外加劑品種變化對(duì)磁化水混凝土的效果有一定影響。同樣條件下，使用普通減水劑時(shí)，用磁化水拌制混凝土對(duì)混凝土的改性作用不大；相比，使用高效減水劑（最好是聚羧酸系）時(shí)，用磁化水拌制混凝土則對(duì)混凝土性能有比較顯著的改性作用。
從2003年第三季度，城建亞?wèn)|公司先后完成向首都機(jī)場(chǎng)、國(guó)家大劇院、北京地鐵和國(guó)家體育場(chǎng)等重點(diǎn)工程的混凝土供應(yīng)任務(wù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，改用磁化水混凝土生產(chǎn)工藝后，因坍落度不合適返回的車(chē)次大大減少，混凝土均質(zhì)性顯著提高，試件強(qiáng)度離散程度明顯降低。例如，北京地鐵5#線高架橋工程，甲方要求高架橋的墩柱和箱梁拆模后外觀具有清水效果。在安裝磁化水系統(tǒng)前，因?yàn)槭┕ず退嗥贩N等多方面的原因，混凝土墩柱拆模后，經(jīng)常出現(xiàn)色差、氣泡和水紋等質(zhì)量通病，外觀質(zhì)量不能很好的滿足甲方要求。自8月份城建亞?wèn)|公司改用磁化水拌制混凝土后，色差和水紋現(xiàn)象即得到了很好解決，混凝土外觀質(zhì)量較好的達(dá)到了甲方對(duì)外觀的質(zhì)量要求，得到工程甲方和施工單位的好評(píng)。
5 磁化水混凝土生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)分析
自2004年8月15日，城建亞?wèn)|公司全部正式改用磁化水生產(chǎn)預(yù)拌混凝土，到目前為止，生產(chǎn)C10到C60各種等級(jí)的混凝土，共約16萬(wàn)立方米。一方面，如前所述，混凝土產(chǎn)品質(zhì)量普遍提高；另一方面，在保證混凝土強(qiáng)度質(zhì)量不降低條件下，混凝土材料成本得到顯著降低。根據(jù)城建亞?wèn)|公司的試驗(yàn)對(duì)比情況，磁化水混凝土的水泥用量比普通水拌制混凝土節(jié)約3%，減水劑用量則減少了5-15%。以普通C30混凝土為例進(jìn)行計(jì)算，平均每方混凝土節(jié)約原材成本約4.5元。而且，隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高，節(jié)省的外加劑（尤其是高效外加劑）用量也隨之增加。因此，用磁化水配置C40以上強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，例如C60混凝土高強(qiáng)度高性能混凝土，成本節(jié)約更加明顯。城建亞?wèn)|公司對(duì)采用磁化水混凝土技術(shù)后，混凝土生產(chǎn)的直接材料成本進(jìn)行了初步統(tǒng)計(jì)，到目前為止，共完成磁化水混凝土生產(chǎn)約16萬(wàn)方，與前期完成同樣方量的混凝土生產(chǎn)任務(wù)，實(shí)際原材料消耗減少約150萬(wàn)元。而且，這還不包括因?yàn)榇呕炷潦┕ば阅堋a(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性提高、結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量改善、返回車(chē)損失降低、以及生產(chǎn)效率和顧客滿意率提高等所帶來(lái)的巨大間接效益和綜合效益。
總之，根據(jù)城建亞?wèn)|公司已有的研究成果和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，磁化水混凝土作為一項(xiàng)新技術(shù)，能夠進(jìn)一步提高混凝土的性能質(zhì)量，用于配置各種性能混凝土；同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約材料和顯著降低混凝土生產(chǎn)成本的目的。因此，我門(mén)認(rèn)為，進(jìn)一步深化磁化水混凝土技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用，對(duì)節(jié)約資源、促進(jìn)環(huán)保、提高質(zhì)量、降低成本、實(shí)現(xiàn)混凝土企業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義
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但是現(xiàn)在，混凝土企業(yè)所處的環(huán)境與以前截然不同。產(chǎn)品價(jià)格連續(xù)走低，經(jīng)營(yíng)成本持續(xù)上揚(yáng)，產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提高，同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。任何一個(gè)預(yù)拌混凝土企業(yè)都面對(duì)來(lái)自成本、產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)份額的壓力。在這樣的條件下，企業(yè)如何生存并求得進(jìn)一步發(fā)展？
為此，北京城建亞?wèn)|混凝土有限責(zé)任公司以技術(shù)創(chuàng)新為突破口，不斷加大對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的投入，要求技術(shù)創(chuàng)新必須堅(jiān)持以降低材料消耗和提高混凝土產(chǎn)品性能作為出發(fā)點(diǎn)和最終目標(biāo)，以尋求和創(chuàng)建新的效益增長(zhǎng)點(diǎn)。近幾年，城建亞?wèn)|公司在開(kāi)發(fā)和推廣磨細(xì)礦粉、聚羧酸外加劑等新技術(shù)的同時(shí)，對(duì)磁化水混凝土技術(shù)展開(kāi)研究，并于2004年7月8日，從德國(guó)引進(jìn)專用水磁化處理設(shè)備，安裝在城建亞?wèn)|公司原有的混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)全部用磁化水拌制混凝土。
經(jīng)過(guò)一年的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，城建亞?wèn)|公司改用磁化水生產(chǎn)工藝后，混凝土的產(chǎn)品性能有了進(jìn)一步提高，同時(shí)土的水泥和外加劑用量顯著降低，取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，有關(guān)情況總結(jié)如下：
1 為什么要開(kāi)發(fā)磁化水混凝土技術(shù)
從我國(guó)混凝土材料技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程看，可以劃分三個(gè)階段：上世紀(jì)80年代以前，混凝土質(zhì)量的關(guān)注點(diǎn)主要是抗壓強(qiáng)度，采取的主要技術(shù)途徑，是提高水泥質(zhì)量和保證水泥用量：上實(shí)際90年代以來(lái)，混凝土質(zhì)量關(guān)注點(diǎn)主要是流動(dòng)性和進(jìn)一步提高混凝土強(qiáng)度，采取的主要技術(shù)途徑是高效減水劑技術(shù)和摻和料技術(shù)；21世紀(jì)以后，進(jìn)入了高性能混凝土和環(huán)保型混凝土?xí)r代?，F(xiàn)在乃至今后的建筑工程，尤其是重點(diǎn)工程中，超長(zhǎng)、超厚、超薄等各種異型、大型混凝土結(jié)構(gòu)越來(lái)越多，混凝土不僅要求高工作性、高強(qiáng)度，還要具有高耐久性和好的外觀質(zhì)量。
通過(guò)摻合料技術(shù)和新型高性能外加劑技術(shù)，可以進(jìn)一步提高混凝土的性能。但是單靠外加劑和摻合料技術(shù)的改進(jìn)使混凝土性能提高存在一定限度，而且提高外加劑品質(zhì)（例如聚羧酸系列外加劑）和不斷增加外加劑用量，會(huì)導(dǎo)致混凝土生產(chǎn)成本增加。眾所周知，混凝土的組成主要包括水泥、水、砂、石和外加劑、摻合料等，每種組分對(duì)混凝土質(zhì)量都有重要影響。為了進(jìn)一步提高混凝土質(zhì)量，配置高性能和環(huán)保型混凝土，現(xiàn)在是關(guān)注砂石和水這兩種材料、深化開(kāi)發(fā)其對(duì)混凝土貢獻(xiàn)的時(shí)候了。提高混凝土砂石質(zhì)量，例如優(yōu)化級(jí)配，改進(jìn)粒形，減少含泥量等，可以提高混凝土質(zhì)量，但是目前要受到砂石資源緊張和成本制約，而磁化水技術(shù)投資小，工藝簡(jiǎn)單。因此，從改進(jìn)水的品種質(zhì)量入手，開(kāi)發(fā)利用磁化水技術(shù)，是配置高性能混凝土，降低混凝土生產(chǎn)成本的一條新的途徑。
2 磁化水混凝土原理及國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用情況
所謂磁化水混凝土，就是用磁化、水代替普通水拌制的混凝土。普通水以一定的流速，通過(guò)由專用電磁設(shè)備產(chǎn)生的磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)中的磁力使水的部分物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，水分子活性增強(qiáng)，促進(jìn)了混凝土中水泥和中的物化反應(yīng)速度，有利于提高水泥混凝土拌合物、易性和硬化后混凝土的早期強(qiáng)度，從而達(dá)到提高混凝土質(zhì)量和降低水泥、外加劑用量的目的。
磁化水技術(shù)作為一種有效的水處理技術(shù)，在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等行業(yè)得到了較廣泛應(yīng)用。自上世紀(jì)60年代，原蘇聯(lián)最早開(kāi)始磁化水混凝土技術(shù)的研究。到上世紀(jì)70年代，磁化水大量應(yīng)用與混凝土生產(chǎn)工藝中，并且出現(xiàn)了不少有關(guān)用于混凝土生產(chǎn)的磁化設(shè)備專利。最近幾年，隨著磁化設(shè)備性能的改進(jìn)，磁化水混凝土在西方發(fā)達(dá)國(guó)家得到了大量應(yīng)用。像德國(guó)、西班牙等國(guó)家的許多預(yù)拌混凝土廠，都使用磁化水拌制高性能混凝土，外加劑節(jié)約用量可達(dá)20%。
自上世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)開(kāi)始引進(jìn)磁化水混凝土技術(shù)，當(dāng)時(shí)取得了一定的試驗(yàn)研究成果，也研制了一些用于磁化水處理的專用設(shè)備。但因?yàn)榉N種原因，磁化水混凝土一直沒(méi)有成功的投入實(shí)際生產(chǎn)。到目前為止，磁化水混凝土的實(shí)際應(yīng)用在我國(guó)尚屬空白。因此，加快國(guó)內(nèi)磁化水混凝土技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用，對(duì)于促進(jìn)預(yù)拌和預(yù)制混凝土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。
3 磁化水混凝土生產(chǎn)工藝
如前所述，磁化水混凝土就是用磁化水代替普通水拌制混凝土。除了在配水系統(tǒng)增加一套磁化設(shè)備外，其他與普通混凝土生產(chǎn)工藝完全相同。但為了保證磁化水活性，需要滿足兩個(gè)基本條件：
（1）磁力強(qiáng)度必須達(dá)到要求。因此，必須選擇和安裝符合要求的磁化設(shè)備：
（2）水流經(jīng)磁場(chǎng)必須保持一定的時(shí)間。因此，須根據(jù)混凝土實(shí)際生產(chǎn)用水量設(shè)計(jì)磁場(chǎng)通道的長(zhǎng)度或磁化器的配置數(shù)量。如果生產(chǎn)用水量多，應(yīng)增加磁化器的通道長(zhǎng)度或數(shù)量。
試驗(yàn)結(jié)果表明，磁化水的活性在一定期間內(nèi)（一般7天）能基本保持穩(wěn)定，但隨著時(shí)間延長(zhǎng)，磁化水的活性逐漸喪失，所以，如果水磁化后長(zhǎng)期不用，使用前應(yīng)重新進(jìn)行磁化。
城建亞?wèn)|公司經(jīng)大量調(diào)研，優(yōu)選當(dāng)前國(guó)外最先進(jìn)的水磁化處理設(shè)備，即德國(guó) Condis公司生產(chǎn)的 CST300B 環(huán)保型優(yōu)化水處理系統(tǒng)。
Condis磁化水處理設(shè)備，在混凝土行業(yè)實(shí)現(xiàn)了降低消耗和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目標(biāo)，因此近幾年，在歐洲一些國(guó)家混凝土廠獲得了大量推廣應(yīng)用。Condis磁化水處理設(shè)備包括一個(gè)外設(shè)的電子控制器和至少一個(gè)共振器。由共振器產(chǎn)生高頻脈沖電磁能量，普通水通過(guò)共振器后得到磁化?？梢愿鶕?jù)混凝土廠的實(shí)際生產(chǎn)能力，配備多個(gè)共振器同時(shí)工作，而且只需一臺(tái)控制器即可滿足要求。
Condis磁化水處理設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）Condis的共振磁化器和電子控制器尺寸小，占地面積小，不需要很大安裝空間，因此布置和安裝非常方便。磁化器采用普通電源，每個(gè)共振器功率在25W-100W之間，功率消耗小。
（2）Condis磁化器經(jīng)過(guò)集成處理，不易損壞，對(duì)使用工況環(huán)境要求不高，可用于高溫高濕環(huán)境條件，在調(diào)試運(yùn)行之后無(wú)須專門(mén)維修保養(yǎng)。
（3）Condis設(shè)備本身及其所產(chǎn)生的磁場(chǎng)符合國(guó)家有關(guān)安全和環(huán)保要求，不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境和人身造成危害。
城建亞?wèn)|公司根據(jù)兩臺(tái)2.5立方攪拌機(jī)組日產(chǎn)4800方的生產(chǎn)能力所需水量，訂購(gòu)并安裝了15個(gè)Condis共振器，保證混凝土攪拌機(jī)滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)磁化水量能滿足要求，根據(jù)水箱原有結(jié)構(gòu)和布置特點(diǎn)，15個(gè)共振器分兩組并排安裝在蓄水箱的上部，其中5個(gè)共振器串聯(lián)組成一組直接與蓄水箱的進(jìn)水口連接，使水進(jìn)蓄水箱前首先進(jìn)行第一道磁化；另一組10個(gè)共振器串聯(lián)后與水箱內(nèi)的循環(huán)水泵連接，使水進(jìn)行第二道磁化，并由此保證生產(chǎn)方量小時(shí)，水的磁化效果不受影響。
磁化系統(tǒng)的安裝用了兩天時(shí)間，安裝調(diào)試過(guò)程非常順利。城建亞?wèn)|公司安裝磁化設(shè)備后，經(jīng)過(guò)大量的試配試驗(yàn)，于2004年8月15日正式生產(chǎn)磁化水混凝土。
到目前為止，經(jīng)歷了常溫和冬季施工，設(shè)備一直正常運(yùn)轉(zhuǎn)，磁化系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)生任何設(shè)備事故和維修費(fèi)用問(wèn)題。冬施期內(nèi)，蓄水箱采用蒸汽加熱，蓄水箱周?chē)母邷馗邼癍h(huán)境沒(méi)有對(duì)磁化設(shè)施造成任何損害。
4 磁化水混凝土產(chǎn)品性能
為了驗(yàn)證磁化水混凝土的技術(shù)效果，城建亞?wèn)|公司試驗(yàn)室利用現(xiàn)有的普通混凝土生產(chǎn)所用的原材料和配合比，進(jìn)行了普通混凝土和磁化水混凝土對(duì)比試驗(yàn)，分析磁化水對(duì)混凝土各項(xiàng)性能的影響，并研究了磁化水對(duì)不同外加劑效果的適應(yīng)性。主要試驗(yàn)結(jié)論如下：
（1）使用磁化水拌制混凝土，在原材料和配合比相同條件下，3天、7天和28天齡期混凝土抗壓強(qiáng)度約提高了5-15%。
（2）磁化水混凝土和易性改善，較好解決了萘系高效外加劑配置大流動(dòng)性混凝土?xí)r，混凝土拌合物容易出現(xiàn)泌漿、板結(jié)的質(zhì)量問(wèn)題。
（3）磁化水混凝土密實(shí)度增強(qiáng)，混凝土產(chǎn)品的毛細(xì)通道和碳化現(xiàn)象顯著減少，抗?jié)B和抗凍性能提高。
（4）磁化水混凝土收縮變形性能與普通水拌制的混凝土差別不大。
（5）水泥品種變化對(duì)磁化水混凝土性能影響不大；外加劑品種變化對(duì)磁化水混凝土的效果有一定影響。同樣條件下，使用普通減水劑時(shí)，用磁化水拌制混凝土對(duì)混凝土的改性作用不大；相比，使用高效減水劑（最好是聚羧酸系）時(shí)，用磁化水拌制混凝土則對(duì)混凝土性能有比較顯著的改性作用。
從2003年第三季度，城建亞?wèn)|公司先后完成向首都機(jī)場(chǎng)、國(guó)家大劇院、北京地鐵和國(guó)家體育場(chǎng)等重點(diǎn)工程的混凝土供應(yīng)任務(wù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，改用磁化水混凝土生產(chǎn)工藝后，因坍落度不合適返回的車(chē)次大大減少，混凝土均質(zhì)性顯著提高，試件強(qiáng)度離散程度明顯降低。例如，北京地鐵5#線高架橋工程，甲方要求高架橋的墩柱和箱梁拆模后外觀具有清水效果。在安裝磁化水系統(tǒng)前，因?yàn)槭┕ず退嗥贩N等多方面的原因，混凝土墩柱拆模后，經(jīng)常出現(xiàn)色差、氣泡和水紋等質(zhì)量通病，外觀質(zhì)量不能很好的滿足甲方要求。自8月份城建亞?wèn)|公司改用磁化水拌制混凝土后，色差和水紋現(xiàn)象即得到了很好解決，混凝土外觀質(zhì)量較好的達(dá)到了甲方對(duì)外觀的質(zhì)量要求，得到工程甲方和施工單位的好評(píng)。
5 磁化水混凝土生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)分析
自2004年8月15日，城建亞?wèn)|公司全部正式改用磁化水生產(chǎn)預(yù)拌混凝土，到目前為止，生產(chǎn)C10到C60各種等級(jí)的混凝土，共約16萬(wàn)立方米。一方面，如前所述，混凝土產(chǎn)品質(zhì)量普遍提高；另一方面，在保證混凝土強(qiáng)度質(zhì)量不降低條件下，混凝土材料成本得到顯著降低。根據(jù)城建亞?wèn)|公司的試驗(yàn)對(duì)比情況，磁化水混凝土的水泥用量比普通水拌制混凝土節(jié)約3%，減水劑用量則減少了5-15%。以普通C30混凝土為例進(jìn)行計(jì)算，平均每方混凝土節(jié)約原材成本約4.5元。而且，隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高，節(jié)省的外加劑（尤其是高效外加劑）用量也隨之增加。因此，用磁化水配置C40以上強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，例如C60混凝土高強(qiáng)度高性能混凝土，成本節(jié)約更加明顯。城建亞?wèn)|公司對(duì)采用磁化水混凝土技術(shù)后，混凝土生產(chǎn)的直接材料成本進(jìn)行了初步統(tǒng)計(jì)，到目前為止，共完成磁化水混凝土生產(chǎn)約16萬(wàn)方，與前期完成同樣方量的混凝土生產(chǎn)任務(wù)，實(shí)際原材料消耗減少約150萬(wàn)元。而且，這還不包括因?yàn)榇呕炷潦┕ば阅堋a(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性提高、結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量改善、返回車(chē)損失降低、以及生產(chǎn)效率和顧客滿意率提高等所帶來(lái)的巨大間接效益和綜合效益。
總之，根據(jù)城建亞?wèn)|公司已有的研究成果和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，磁化水混凝土作為一項(xiàng)新技術(shù)，能夠進(jìn)一步提高混凝土的性能質(zhì)量，用于配置各種性能混凝土；同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約材料和顯著降低混凝土生產(chǎn)成本的目的。因此，我門(mén)認(rèn)為，進(jìn)一步深化磁化水混凝土技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用，對(duì)節(jié)約資源、促進(jìn)環(huán)保、提高質(zhì)量、降低成本、實(shí)現(xiàn)混凝土企業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義
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